(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝導性高分子コアと、
前記伝導性高分子コアを部分的に包むポリイミドで形成されたシェルと、
を含む耐熱性マイクロカプセル。
【請求項２】
前記伝導性高分子は、ポリ−３、４−エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン、ポリアセチレンまたはポリフェニレンビニレンを含むことを特徴とする請求項１に記載の耐熱性マイクロカプセル。
【請求項３】
前記ポリイミドは、前記伝導性高分子の１００重量部に対して１０〜５０重量部であることを特徴とする請求項１に記載の耐熱性マイクロカプセル。
【請求項４】
前記コアは球状であり、直径が１０μｍ〜５０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の耐熱性マイクロカプセル。
【請求項５】
透明基板と、
伝導性高分子コア、前記伝導性高分子コアを部分的に包むポリイミドで形成されたシェルを含む耐熱性マイクロカプセルを含み、前記透明基板上に形成される透明電極と、を含むタッチパネル。
【請求項６】
前記伝導性高分子は、ポリ−３、４−エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン、ポリアセチレンまたはポリフェニレンビニレンを含むことを特徴とする請求項５に記載のタッチパネル。
【請求項７】
前記ポリイミドは、前記伝導性高分子の１００重量部に対して１０〜５０重量部であることを特徴とする請求項５に記載のタッチパネル。
【請求項８】
伝導性高分子水溶液とポリアミック酸とピリジンとを水と有機溶剤の混合溶媒に溶かした溶液に、前記ポリアミック酸溶液を添加して混合液を生成する段階と、
前記混合液に無水酢酸を添加し、５０℃〜９０℃の範囲で１〜３時間撹拌させる段階と、
前記無水酢酸の追加及び撹拌を経た混合液を透明基板に塗布した後、１００℃〜１５０℃の範囲で２０〜４０分間硬化させる段階と、
を含むマイクロカプセルが含まれたタッチパネルの製造方法。
【請求項９】
前記伝導性高分子は、ポリ−３、４−エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン、ポリアセチレンまたはポリフェニレンビニレンを含むことを特徴とする請求項８に記載のマイクロカプセルが含まれたタッチパネルの製造方法。
【請求項１０】
前記ポリアミック酸、ピリジン、無水酢酸は、１：０．８〜１．２：０．５〜１．５のモル比で混合されることを特徴とする請求項８に記載のマイクロカプセルが含まれたタッチパネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐熱性マイクロカプセルとこれを含むタッチパネル及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル技術を用いるコンピューターが発達するにつれてコンピューターの補助装置もともに開発されており、パソコン、携帯用伝送装置、その他の個人専用の情報処理装置などはキーボード、マウスのような様々な入力装置（Ｉｎｐｕｔ  Ｄｅｖｉｃｅ）を用いてテキスト及びグラフィックの処理を遂行する。
【０００３】
しかし、情報化社会の急速な進行に伴い、コンピューターの用途がますます拡大される趨勢にあるなかで、現在入力装置の役割を担当するキーボード及びマウスだけでは、効率的な製品の駆動が困難であるという問題点がある。従って、簡単で誤操作が少ないだけでなく、誰でも簡単に情報入力が可能な器機の必要性が高まっている。
【０００４】
また、入力装置に関する技術は一般的な機能を満たす水準を越え、高信頼性、耐久性、革新性、設計及び加工関連技術などへと関心が移り変わっており、このような目的を果たすために、テキスト、グラフィックなどの情報入力が可能な入力装置としてタッチパネル（Ｔｏｕｃｈ  Ｐａｎｅｌ）が開発された。
【０００５】
このようなタッチパネルは電子手帳、液晶表示装置（ＬＣＤ；Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｄｅｖｉｃｅ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ）、Ｅｌ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）などのフラットパネルディスプレー装置及びＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）のような画像表示装置の表示面に取付けられ、使用者が画像表示装置を見ながら所望の情報を選択するようにするために用いられる道具である。
【０００６】
一方、タッチパネルの種類は、抵抗膜方式（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）、静電容量方式（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ）、電磁方式（Ｅｌｅｃｔｒｏ‐Ｍａｇｎｅｔｉｃ）、表面弾性波方式（ＳＡＷ；Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）及び赤外線方式（Ｉｎｆｒａｒｅｄ）に区分される。このような様々な方式のタッチパネルは、信号増幅の問題、解像度の差異、設計及び加工技術の難易度、光学的特性、電気的特性、機械的特性、耐環境特性、入力特性、耐久性及び経済性を考慮して電子製品に採用され、現在もっとも幅広い分野で用いる方式は、静電容量方式のタッチパネルである。
【０００７】
このようなタッチパネルの製造工程で透明電極として伝導性高分子を用いる場合、熱及びＵＶ工程による伝導性高分子の劣化現象が発生する可能性がある。抵抗膜方式のタッチパネルにドットスペーサーを形成する過程や一般的なタッチパネルにＡｇ電極配線を形成する過程で、高温によって伝導性高分子の面抵抗が急激に上昇するという問題点がある。このような面抵抗の急激な変動により、最終タッチパネル製品の信頼性が低下するという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上述のような問題点を解決するために導き出されたものであり、本発明は、タッチパネルの透明電極をなす伝導性高分子をマイクロカプセル構造に形成することにより、耐熱性及び電気的信頼性が向上された耐熱性マイクロカプセルとこれを含むタッチパネル及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の好ましい実施例による耐熱性マイクロカプセルは、伝導性高分子コアと、前記伝導性高分子コアを部分的に包むポリイミドで形成されたシェルと、を含む。
ここで、前記伝導性高分子は、ポリ−３、４−エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン、ポリアセチレンまたはポリフェニレンビニレンを含むことを特徴とする。
また、前記ポリイミドは、前記伝導性高分子の１００重量部に対して１０〜５０重量部を有することを特徴とする。
【００１０】
また、前記コアは球状であり、直径が１０μｍ〜５０μｍであることを特徴とする。
本発明の好ましい実施例によるタッチパネルは、透明基板と、伝導性高分子コア、前記伝導性高分子コアを部分的に包むポリイミドで形成されたシェルを含む耐熱性マイクロカプセルを含み、前記透明基板上に形成される透明電極と、を含む。
ここで、前記伝導性高分子は、ポリ−３、４−エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン、ポリアセチレンまたはポリフェニレンビニレンを含むことを特徴とする。
また、前記ポリイミドは、前記伝導性高分子の１００重量部に対して１０〜５０重量部を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の好ましい実施例によるマイクロカプセルが含まれたタッチパネルの製造方法は、伝導性高分子水溶液とポリアミック酸とピリジンとを水と有機溶剤の混合溶媒に溶かした溶液と前記ポリアミック酸溶液を添加して混合液を生成する段階と、前記混合液に無水酢酸を添加し、５０℃〜９０℃の範囲で１〜３時間撹拌させる段階と、前記無水酢酸の追加及び撹拌を経た混合液を透明基板に塗布した後、１００℃〜１５０℃の範囲で２０〜４０分間硬化させる段階と、を含む。
ここで、前記伝導性高分子は、ポリ−３、４−エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン、ポリアセチレンまたはポリフェニレンビニレンを含むことを特徴とする。
また、前記ポリアミック酸、ピリジン、無水酢酸は、１：０．８〜１．２：０．５〜１．５のモル比で混合されることを特徴とする。
【００１２】
本発明の特徴及び利点は添付図面に基づいた以下の詳細な説明によってさらに明らかになるであろう。
本発明の詳細な説明に先立ち、本明細書及び請求範囲に用いられた用語や単語は通常的かつ辞書的な意味に解釈されてはならず、発明者が自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則にしたがって本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されるべきである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、伝導性高分子コアに部分的なポリイミドシェルを形成するコア−シェル構造を形成することにより、伝導性高分子の耐熱性を向上させる効果がある。
また、耐熱性が強化された透明電極を用いることにより、高温による面抵抗の変化率を最小化してタッチパネルの電気的信頼性を向上させることにより、作動の正確性を向上させる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されてもできるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、本発明の説明において、係わる公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合は、その詳細な説明を省略する。
【００１５】
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
図１は本発明によるコア−シェル構造のマイクロカプセルの断面図である。本発明によるコア−シェル構造の耐熱性マイクロカプセルは、伝導性高分子コア１０と、前記伝導性高分子コア１０を部分的に包むポリイミドで形成されたシェル２０と、を含む。
【００１６】
マイクロカプセル（Ｍｉｃｒｏ  ｃａｐｓｕｌｅ）とは、サイズの正確な基準はないが、液体、固体または気体の分子を数百マイクロメートルの微細な容器であるシェル２０で封じたものを言う。製造方法によって数ミリメートルからナノメートルまで多様に製造されることができる。本発明は、コア−シェル構造のマイクロカプセルを利用してタッチパネルの電極を形成することにより、電極の耐熱性を向上させるためのものである。このような効果を奏するために、伝導性高分子上に耐熱性を有する物質からなるシェル２０を形成し、伝導性高分子の伝導性が減少することを防止するために、シェル２０を不安定に形成することができる。即ち、一部にオープン領域３０が形成されるようにしたり（図１参照）、全体的に薄い膜に形成することにより、伝導性高分子の塗布などの工程後にも、伝導性高分子の伝導性を維持することができる。
【００１７】
コア１０を形成する伝導性高分子は、ポリ−３、４−エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン、ポリアセチレンまたはポリフェニレンビニレンを含むことができ、これに限定されず、伝導性高分子の多様な物質を用いてコア１０を形成することができる。伝導性高分子をタッチパネルの透明電極として用いる場合、タッチパネルの製造工程中に高温処理などによる熱的変形の問題が発生する可能性がある。特に、抵抗膜方式のタッチパネルにドットスペーサーを形成する場合や、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチパネルにＡｇ電極配線を形成する時の硬化工程などで、高温の熱処理工程が含まれることができる。このような高温の熱処理過程で、伝導性高分子の熱的変形または面抵抗の急激な上昇の問題が発生する。従って、タッチパネルの電気的信頼性を向上させるためには、伝導性高分子の耐熱性を向上させることが必要である。本発明は、このような耐熱性の向上のために、コア１０形態の伝導性高分子に耐熱性物質のシェル２０を部分的に形成する方法を提示している。本発明における伝導性高分子によって形成されるコア１０は、透明電極として用いられる場合の電気伝導性及び全体マイクロカプセルのサイズを考慮して、直径が１０μｍ〜５０μｍの範囲で形成されることが好ましく、これに限定されず、多様な形態に応じる形状とサイズに形成されることができる。
【００１８】
コア−シェル構造のシェル２０は耐熱性物質からなるように形成される。コア１０をなす伝導性高分子の耐熱性を向上させるためのものであるため、伝導性高分子を高温から保護しなければならないためである。マイクロカプセル構造でのシェル２０は、このように封じられたコア１０が損傷されたり、他の物質と反応することを防止するために形成されることができる。シェル２０で包まれたコア１０の放出は、主に圧力や加熱などによるシェル２０の破壊によってなされることができる。但し、本発明でのシェル２０はコア１０の全部を包むのでなく、コア１０の部分的なオープン領域３０を形成して包むように形成することができる。コア１０の部分的な領域にシェル２０が形成されることが好ましいが、一般的なシェルの形成厚さより薄いシェル２０をコア１０に形成することにより、不安定なコア−シェル構造を形成することもできる。不安定なコア−シェル構造を形成することにより、伝導性高分子の耐熱性を向上させるだけでなく、伝導性高分子の電気伝導性がシェル２０によって低下することを防止することができる。伝導性高分子はタッチパネルの透明電極として用いられるためその電気伝導性が非常に重要である。従って、タッチパネルの製造工程が進行される間にシェル２０が部分的に破壊されたり、コア１０上にの部分的なシェル２０が形成されることにより、タッチパネルの製造工程で高温熱処理の過程の間に伝導性高分子を保護し、伝導性高分子の伝導性をそのまま維持することができる。このようなコア１０に部分的に、または薄く、不安定なシェル２０を形成するためには、シェル２０を形成する耐熱性物質の含量がコア１０を形成する伝導性高分子の重量部に対して所定の重量部であることが好ましく、特に、コア１０を形成する伝導性高分子１００重量部に対してシェル２０を形成する耐熱性物質の含量が１０〜５０重量部であることが好ましい。シェル２０を形成する耐熱性物質の含量がコア１０を形成する伝導性高分子１００重量部に対して１０重量部未満の場合はシェル２０の形成が困難となり、５０重量部以上の場合はシェル２０が部分的に、または薄く形成されず、一般的なマイクロカプセルのように全体を包むようになる問題が発生する。
【００１９】
シェル２０は耐熱性物質として例えば、ポリイミド（ＰＩ）樹脂を用いることができる。ポリイミド樹脂は、耐熱性、耐科学性に優れる一方、低い誘電率を有するため、伝導性高分子の電気伝導性に否定的な影響を与える可能性がある。従って、この場合のポリイミド樹脂のシェル２０は、コア１０の部分的なオープン領域３０が形成されることが好ましい。ポリイミド樹脂の含量は、コア１０を形成する伝導性高分子の重量部に対して、１０〜５０重量部で形成することができる。また、工程温度を１００℃〜１５０℃に維持することにより、ポリイミド樹脂で形成されるシェル２０の硬化が部分的に起こるように制御することができる。このような部分的な硬化により、ポリイミド樹脂で形成されるシェル２０を含むコア−シェル構造のマイクロカプセルは不安定な状態となる。シェル２０の不安定な状態により、部分的なオープン領域３０が形成されたり、コア１０を構成する伝導性高分子の重量部より少ない重量部を有するように形成され、薄いシェル２０が形成されることにより、コア１０を高温から保護する同時に、タッチパネルの製造が終了される時点にシェル２０が破壊されたり、部分的なシェル２０が形成されて、伝導性高分子の伝導性を維持することができる。
【００２０】
ポリイミド樹脂は一般的に脂環族または芳香族テトラカルボン酸二無水物（ｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ  Ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ）またはその誘導体とジアミンまたはジイソシアネートを縮合した後、熱的または化学的にイミド化して製造する。大部分のポリイミド樹脂は２段階の反応によって製造され、第１段階は開環重付加反応、第２段階は脱水環化反応によって行われる。ポリアミック酸樹脂でポリイミドを製造する脱水環化反応としては、代表的に化学的イミド化方法または熱的イミド化方法がある。
【００２１】
本発明によるマイクロカプセルが含まれたタッチパネルの製造方法は、伝導性高分子水溶液とポリアミック酸とピリジンとを水と有機溶剤の混合溶媒に溶かした溶液に、前記ポリアミック酸溶液を添加して混合液を生成する段階と、前記混合液に無水酢酸（ａｃｅｔｉｃ  ａｎｈｙｄｒｉｄｅ）を添加し、５０℃〜９０℃の範囲で１〜３時間撹拌させる段階と、前記無水酢酸の追加及び撹拌を経た混合液を透明基板に塗布した後、１００℃〜１５０℃の範囲で２０〜４０分間硬化させる段階と、を含む。
【００２２】
ここで、伝導性高分子は、ポリ−３、４−エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン、ポリアセチレンまたはポリフェニレンビニレンを含むことができ、これに限定されず、伝導性を有するる多様な高分子物質の採用が可能である。
【００２３】
マイクロカプセルは、内部物質を微粒状態で適切な媒質に分散させた後、膜を塗布する過程を経て製造される。一般的にマイクロカプセルの製造のためには、三種類の物質が必要である。カプセルの内部コア１０を形成する物質、これを包むシェル２０をなす物質、そしてマイクロカプセルの製造に用いる媒質である。一般的にマイクロカプセルの製造工程は、乳化安定性を有する分散媒にカプセルのコア１０をなす物質を分散させる乳化工程と、乳化分散液を撹拌させてカプセルのシェル２０を形成するシェル２０の生成工程と、硬化剤や反応剤を添加してシェル２０を硬化させる工程と、を含む。このような一般的なマイクロカプセルの製造工程によって製造されたマイクロカプセルは、コア１０の全面にシェル２０が形成される構造を有する。しかし、本発明では、コア−シェル構造のシェル２０の膜をコア１０に部分的に形成したり、薄い膜形態に形成して、不安定な構造に製造しなければならないため、各段階の温度及び時間などの調節が必要である。特に、硬化段階でも不安定なシェル２０構造を形成するための温度及び時間の制御が重要である。
【００２４】
以下、このような一般的な工程を基に、本発明によるマイクロカプセルが含まれたタッチパネルの製造方法を図面を参照して説明する。
図２は本発明によるマイクロカプセルが含まれた透明電極を形成するための工程図である。
【００２５】
本発明によるマイクロカプセルが含まれたタッチパネルの製造方法は、まず、伝導性高分子水溶液とポリアミック酸とピリジンとを水と有機溶剤の混合溶媒に溶かした溶液に、ポリアミック酸溶液を添加して混合液を生成する（図２（ａ）参照）。本段階では、伝導性高分子水溶液とポリアミック酸とピリジンとを混合溶媒に溶かした後、伝導性高分子水溶液を撹拌しながらポリアミック酸溶液を徐々に添加する。
【００２６】
次に、混合液に無水酢酸を添加し、５０℃〜９０℃の範囲で１〜３時間撹拌させる。本発明の目的に応じる混合液と無水酢酸との混合物を製造するためには、５０℃〜９０℃の範囲で１〜３時間撹拌させることが好ましく、上記範囲を外れる場合は物質の変形または適切な混合が困難となる問題が発生する。特に、約７０℃で約２時間撹拌させることが好ましい（図２（ｂ）参照）。
【００２７】
次に、無水酢酸の追加及び撹拌を経た混合液を透明基板に塗布した後、１００℃〜１５０℃の範囲で２０〜４０分間硬化させる。前記混合液を１００℃以下で硬化する場合はシェル２０を適切に形成することが困難となり、１５０℃以上の温度で硬化する場合は硬化程度が大きくなるためシェル２０がコア１０の全体を包むようになり、本発明が目的とするコア−シェル構造の耐熱性マイクロカプセルの製造が困難となる。また、２０分以下に硬化する場合は硬化程度が低くなるためシェル２０の形成が困難となり、４０分以上に硬化する場合は硬化がさらに行われてコア１０全体をシェル２０が包むようになるため、伝導性高分子の電気伝導性が低下する。特に、混合液は約１５０℃で約３０分間硬化させることが好ましい。上述のように、硬化温度及び時間を適切に制御することにより、コア−シェル構造のシェル２０がコア１０を部分的に包むように形成されたり、薄い膜に形成されて、不安定なコア−シェル構造を形成するようになる（図２（ｃ）参照）。不安定なコア−シェル構造を形成することにより、コア１０をなす伝導性高分子の伝導性が減少することを防止することができる。これは、シェル２０の物質としてポリイミド樹脂を用いる場合は上述したように低い誘電率を有するため、伝導性高分子の伝導度に否定的影響を与える可能性があるためである。
【００２８】
このように透明基板に形成される透明電極を硬化させることにより、透明基板に透明電極が形成されたタッチパネルを製造することができる。マイクロカプセルが含まれたタッチパネルの製造方法において、ポリアミック酸と、ピリジンと、無水酢酸との混合モル比は、１：０．８〜１．２：０．５〜１．５であることができる。さらに好ましくは、１：１：１．２で混合することができる。前記混合比率を外れて三種類の物質を混合する場合は、特にポリイミドシェル２０がコア１０を包む構造の形成に影響を与えるようになるため、コア−シェル構造のマイクロカプセルを正常に形成することが困難となる。
【００２９】
上述のようなマイクロカプセルが含まれたタッチパネルの製造方法によって製造されたタッチパネルの伝導性高分子フィルムの面抵抗測定の結果及び高温高湿（約８５℃、約８５％の湿度）の環境下で繰り返して試験を行った結果を下記表に示した。伝導性高分子コア１０とコア１０に部分的に形成されたポリイミドシェル２０とを含むマイクロカプセルを含む伝導性高分子フィルムの面抵抗及びその変化率を示した実施例と、一般的な伝導性高分子で製造されたタッチパネルでの伝導性高分子フィルムの面抵抗及び変化率を示した比較例が提供される。
【表１】
0005185405.tif 000002
【００３０】
前記表１に示すように、実施例１から５によると、ポリイミドシェル２０を形成したコア−シェル構造のマイクロカプセルで形成された伝導性高分子フィルムは、面抵抗の変化率に変動がないか、または１〜２％の変化率で微小な水準であることが分かる。実施例１から５の変化率が、９０％を越える変化率を示す比較例に比べてさらに減少したことが分かる。また、シェル２０を形成した実施例１から５の初期面抵抗値がシェル２０を形成していない比較例と類似するということから、伝導性高分子の伝導度が大きく減少していないということが分かる。即ち、本発明のコア−シェル構造で、シェル２０がコア１０に部分的に形成されたり、薄く形成されて、不安定に形成されることにより、伝導性高分子の電気的特性が低下することを防止することができる。
【００３１】
以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明による耐熱性マイクロカプセルとこれを含むタッチパネル及びその製造方法はこれに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。
本発明の単純な変形乃至変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明によるコア−シェル構造のマイクロカプセルの断面図である。
【図２】本発明によるマイクロカプセルが含まれた透明電極を形成するための工程図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  コア
２０  シェル及びポリイミドシェル
３０  オープン領域
【図１】
0005185405.tif 000003
【図２】
0005185405.tif 000004